Осморегуляция и влияние солености воды на живые организмы

1.

ОСМОРЕГУЛЯЦИЯ И ВЛИЯНИЕ СОЛЕНОСТИ
Проблема осморегуляции –
осмотическая миграция воды и ионов и
осмотическое давление
Оптимальная для жизнедеятельности соленость
7-10‰ или около 1%
В пресной воде животное –гиперосмотично,
в морской - гипоосмотично
Пути приспособления:
• Непроницаемые покровы – осмоизоляция
• Поглощение пищи, а не воды
• Активный транспорт ионов для изменения своей солености

2.

Типы ферментов, обеспечивающих направленный транспорт
и накопление ионов в живых клетках.
Фермент Na-K-ATPаза –
обеспечивает перемещение Na+ из клеток в обмен на K+.
Особенно активен в клетках
жабер, почек, кишечнике, ректальной и солевой железах.
В обмен на три иона Na+ в клетку поступает два ионов K+ и
гидролизуется одна молекула АТФ.
Соотношение K+ и Na+ в клетке может достигать 10:1.
H-K-ATPаза -
входит в кислый секрет желудочно-кишечного тракта,
обеспечивает
транспорт H+ из клеток в обмен на K+,
(повышенную кислотность внеклеточной среды).
Ca-ATPаза –
обеспечивает вынос Ca++ из клетки.
Поддерживает низкий уровень кальция в цитоплазме,
(кальций в качестве сигнального элемента).
Внутриклеточное содержание Ca++
в среднем 10-7 – 10-6 М, внеклеточное может достигать 10-3 М.

3.

ОСМОРЕГУЛЯЦИЯ И ВЛИЯНИЕ СОЛЕНОСТИ
Проблема осморегуляции - осмотическая миграция воды и ионов и
осмотическое давление
Оптимальная для жизнедеятельности соленость
7-10‰ или около 1%
В пресной воде животное –гиперосмотично,
в морской - гипоосмотично
Пути приспособления:
• Непроницаемые покровы - осмоизоляция
• Активный транспорт ионов для изменения своей солености
• Увеличение осмотического давления внутренней среды
не за счет ионов, а за счет органических соединений
(аминокислоты, мочевина)

4.

В пресной и морской воде работают
разные системы водно-солевой регуляции

5.

Мелкие мягкотелые беспозвоночные с кожным дыханием
Резкая граница солености между телом и водой
- неразрешимая задача
Большинство беспозвоночных (особенно морских)
не имеют развитой выделительной системы,
не тратят энергию на активный транспорт
и почти полностью изоосмотичны
Каждая клетка занимается осморегуляцией
за счет собственных механизмов выделения и активного транспорта
Какая осморегуляция энергетически более выгодна –
на уровне отдельных клеток или целого организма?
Животные с клеточной осморегуляцией
обитают только в средах с устойчивой соленостью,
строго постоянной для каждого вида,
то есть стеногалинны

6.

Осмоконформеры
(пойкилоосмотичные)
осморегуляция на
уровне отдельных
клеток,
жидкость в полостях
тела имеет соленость,
близкую к внешней
Моллюски, полихеты ,
иглокожие
Осморегуляторы
( гомойосмотичные)
–
водно-солевой обмен
на уровне организма,
соленость внутренней
среды более или менее
независима от
внешней
Позвоночные и большинство
высших ракообразных
Некоторые раки и моллюски (и морские, и пресноводные)
регулируют среду в полостях тела и на уровне клеток

7.

Способность к осморегуляции у разных организмов
морские виды
Морская вода
морские виды
общая соленость,
г/л
разница внешней и
внутренней солености, г/л
34,0
Медуза Aurelia
33,2
0,7
Морской еж Echinus
33,7
0,2
Пескожил Arenicola
33,7
0,2
Мидия Mytilus
37,2
3,2
Креветка Palaemon
25,5
8,5
Акула Raja
15,4
18,6
Мурена Muraena
11,8
22,2
Скумбрия Scomber
10,6
23,4

8.

пресноводные виды
общая соленость,
г/л
разница внешней и
внутренней солености, г/л
Пресная вода
0,15
Беззубка Anodonta
1,2
1,1
Водяной ослик Asellus
7,8
7,7
Мотыль Chironomus
3,2
3,1
Личинка комара Aedes
4,2
4,1
Лосось Salmo
8,5
8,4

9.

Аномальное изменение внешней солености
(опреснение морской воды или осолонение пресной)
Осморегуляция у большинства животных продолжается в прежнем ритме и
осмоконформеры гибнут сразу
(губит их нерегулируемая клеточная осморегуляция)
осморегуляторы
могут перестраиваться на новые условия
Основные ионы внутренней среды –
это ионы натрия и хлора (как и в морской).
В пресной воде преобладает гидрокарбонат кальция
Для всех осмоконформеров крайне важно отношение в среде
суммы одновалентных катионов (Na + K)
к сумме двухвалентных (Ca + Mg).
Если в морской воде слишком много солей Mg,
животные погибают даже при сохранении суммарной солености

10.

Осморегуляторная система проходных рыб
Смолтификация – сложный комплекс взаимосвязанных биохимических,
физиологических, морфологических, этологических перестроек
Смолтификация является адаптацией
к смене пресноводного на морской образ жизни.
Адаптация к морской воде протекает в
две фазы:
1 фаза – приспособительная, когда ионный уровень сыворотки крови повышается
2 фаза – регулирующая – электролиты активно выводятся из организма
и концентрация ионов калия и натрия
устанавливается на близком к исходному уровню.
Растянутость на ряд лет сроков миграции является приспособительной реакцией
каждой генерации рыб.
Процесс обусловлен генетически и опосредован средовыми условиями.
Изменчивость возраста миграции одно из важных приспособлений поддержания гомеостаза.
Самыми первыми смолтифицируются и покидают реки
наиболее развитые особи